铝型材加工工厂课程设计说明书.docx
《铝型材加工工厂课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝型材加工工厂课程设计说明书.docx（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
铝型材加工工厂课程设计说明书
1绪论
随着市场经济的发展，各种新型的高科技建筑材料相继出现，所有的基础工程均需要大量的建筑，需要大量门窗和建筑材料。
而其中铝及其铝合金在其中占有重要的地位。
铝合金型材具有强度高、重量轻、稳定性强、耐腐蚀性强、可塑性好、变形量小、无污染、无毒、防火性强，使用寿命长（可达50—100年），回收性好，可回炉重炼。
多年来世界各国均采用6063铝合金（铝合金近百种）做为门窗框架。
主要是因为该金属表面阳极氧化效果好，开始阳极氧化是白色，后进一步改变电解质才达到古铜色，这两种主体颜色在国内用了十多年。
铝材在挤压过程中，如挤压模具不是很好或模具挤压铝材过多，铝材表面会产生挤压痕，用手可能触摸到铝材表面不平，因此，在现代化大生产中实施挤压加工技术，其成败的关键是模具，模具设计以及其质量，事关产品的质量、成本。
在车间设计的过程中应考虑到的因素包括：
产品的型号、模孔数的确定、选择挤压机、铸锭的选用、年产量、年水电费、设备投资费、人工费等等。
其中，选择挤压机是一个最核心的问题，具体可见设计步骤。
而铝合金门窗作为眼下最流行的建材装饰产品，风风火火走进千家万户。
这里介绍一下铝合金门窗的几项主要技术指标，供大家参考。
强度：
强度是铝合金门窗主要具备的性能，平常需在工厂的压力箱中进测量，要求窗扇中央最大位移量小于窗框内沿高度1/70时所能承受的风压等级表示。
如Ａ类（高性能）平开铝合金窗的抗风压强度值为3000～3500Pa。
气密性：
指在一定压力差的条件下，铝合金门窗空气渗透性的大小。
通常是将产品放在专用压力箱内，使窗前后形成10Pa以上的压力差，测定每平方米面积的窗在每小时内的通气量。
如Ａ类平开铝合金窗气密性为0.5～1.0ｍ３（ｍ２ｈ，而Ｂ类（中等性能窗）为1.0～1.5ｍ３（ｍ２ｈ。
水密性：
指在不渗漏雨水的条件下能承受的脉冲平均风压值。
要在压力箱中对窗的外侧施加周期为2S的正弦脉冲风压，同时向窗面以每分钟每平方米喷射４Ｌ的人工降雨，经连续进行10min的风雨交加试验，在室内一侧不应有可见的渗漏现象。
如Ａ类平开铝合金窗的水密性为450～500Pa，而Ｃ类（低性能窗）为250～350Pa。
隔热性：
铝合金门窗的隔热性能，应按其传热阻值（ｍ２•Ｋ／Ｗ）分为三级，即Ⅰ级≥0.50，Ⅱ级≥0.33，Ⅲ级≥0.25。
隔声音：
铝合金门窗的隔声性能常用隔声量（dB）表示。
这是在音响试验室内对其进行音响透过损失试验。
隔声铝合金门窗的隔声量在26～40dB以上。
开闭力：
铝合金门窗装好玻璃后，窗户打开或关闭所需要的外力，应在49Ｎ以下，以保证开闭灵活方便。
此前我国已颁布过一系列关于铝合金门窗的国家标准及产品代号，并且制定了不同产品分类与等级的性能与技术要求。
掌握好这类标准与技术要求，不仅有利于铝合金门窗在国内畅销，也有利于以高档优质产品打到国际市场上去。
可谓一举二得之好事。
2课题设计分析
这次的设计任务是设计一个年产量大于5000吨的铝型材挤压车间，生产的产品有：
窗帘导轨、卷闸、纱窗铝合金型材；汽车装饰铝合金型材；推拉窗等。
挤压制品所用的材料是LD31合金。
2.1LD31化学成分及性能
表2-1：
LD31合金成份及性能表
合金元素
Si
Fe
Cu
Mn
Zn
Ti
其它
含量%
0.2～0.6
0.35
0.10
0.45～0.9
0.10
<0.1
Cr<0.1
性能
状态
弹性模量
剪切模量G
屈服强度
伸长率
布氏硬度
密度g/cm3
RCS
7100
2700
12Mpa
22%
65
2.69
2.2产品的截面图及主要尺寸
表2-2：
产品截面图形及主要尺寸
型号
AT4016
0.409kg/m
AC5132
1.872kg/m
H155
0.686kg/m
截
面
图
形
及
主
要
尺
寸
型号
H111
1.323kg/m
H103
0.406kg/m
G0001
0.454kg/m
截
面
图
形
及
主
要
尺
寸
型号
BC6257
0.318kg/m
AT4047
0.639kg/m
截
面
图
形
及
主
要
尺
寸
2.3产品的主要常数
表2-3：
产品型号参数表
产品代号
单位重量kg/m
外接圆直径mm
截面积mm
模孔面积>1.5%
模孔数
AT4016
0.409
123.010
152.045
154.326
1
AC5132
1.872
72.56
695.911
706.350
1
H115
0.686
43.658
255.019
258.844
1
H111
1.323
81.025
491.822
499.199
1
H103
0.406
55.771
150.929
153.193
1
G0001
0.454
70.640
168.773
171.305
1
BC6257
0.318
49.309
118.216
119.989
1
AT4047
0.639
54.602
237.546
241.110
1
其中：
单位重量是表2给出的；
外接圆直径是通过AUTOCAD模孔设计时测出的；
截面积＝单位重量×1000/铝型材的密度，密度取2.69千克/平方分米；
模孔面积＝截面积×（1＋1.5％）
模孔数本次设计可以单孔的都单孔，除非是单孔不符合挤压机的选择原则。
3生产工艺及设备选择
3.1工艺流程
把材料某一个处理的过程叫做工序，把生产某个产品的各个工序按一定的顺序排列起来叫做工艺流程。
本车间生有的产品为空心型材，其工艺流程如下。
配料→熔炼→铸造→均匀化退火→锯切→加热→挤压→淬火→锯切（采用连续挤压，故矫直前要锯切）→矫直→锯切（6m）→检查→人工时效→氧化→成品
3.2各挤压工序工艺参数及分析
3.2.1加热
A坯料加热：
目的：
提高金属塑性，降低变形抗力，使金属易于流动，获得良好的组织与性能。
加热方式：
中频电感应加热。
原因：
加热效果好、热效率高、金属氧化少、速度快、易控制。
加热温度：
400～500度
B工模具预热
目的：
为了避免挤压时产生的热效应，造成模具的损坏。
所以需要对挤压筒、模具等进行预热。
预热温度：
350～450度
3.2.2挤压
对于实心铝型材，挤压速度一般不大于60m/s，空心型材不大于30m/s。
一般来说提高挤压速度，则要降低挤压温度，增大挤压力，减少模具寿命。
本车间实心型材挤压速度为40m/s,空心型材挤压速度为25m/s。
3.2.3淬火
不同的合金的冷却速度不一样，对于6系列的铝合金合金含量低，多采用风淬，不需要采用快速冷却，也不需要重新加热制品，直接利用挤压余热即可。
本车间采用风淬。
淬火设备：
风扇。
风力：
1.25大气压。
3.2.4锯切
由于本车间采用连续挤压，无压余，产品头部和尾部杂质、油污、氧化物比较多，组织不均匀，性能差。
存在挤压缩尾。
所以需切掉300～500mm。
本车间设计头尾各切300mm。
3.2.5张力矫直
由于热挤，金属易变形、弯曲，采用矫直机将制品矫直。
矫直机与挤压机吨位配套，矫直延伸率取1%。
3.2.6切定尺
切定尺根据制品所用的场合、用途而设计。
本车间切定尺为6m/根。
3.2.7检查
根据国家要求，对成品进得质量检验。
根据国家标准的要求，依照下列各表及一些条文规定，对成品进行质量检验。
表3-01普通级型材截面尺寸允许偏差（GB5237.1—2004）
序
号
指定部位
尺寸/mm
允许偏差（±）/mm
金属实体不小于
75％的部位尺寸
空间大于25％，即金属实体小于75％
的所有部位尺寸
3栏以
外的
所有尺寸
空心型材
包围面积
不小于
70mm2
时的壁厚
测量点与基准边的距离L
>6
～15
>15
～30
>30
～30
>60
～100
>100
～150
>150
～200
1栏
2栏
3栏
4栏
5栏
6栏
7栏
8栏
9栏
1
≤1.00
0.13
0.18
0.18
—
—
—
—
—
2
＞1.00～2.00
0.15
0.23
0.22
0.26
—
—
—
—
3
＞2.00～3.00
0.18
0.28
0.26
0.30
—
—
—
—
4
＞3.00～4.00
0.20
0.38
0.30
0.35
0.42
—
—
—
5
＞4.00～6.00
0.23
0.53
0.35
0.40
0.47
—
—
—
6
＞6.00～12.00
0.25
0.75
0.41
0.46
0.52
0.56
—
—
7
＞12.00～19.00
0.29
—
0.47
0.52
0.58
0.62
—
—
8
＞19.00～25.00
0.32
—
0.53
0.58
0.63
0.71
0.83
—
9
＞25.00～38.00
0.38
—
0.61
0.66
0.75
0.84
0.95
—
10
＞38.00～50.00
0.45
—
0.70
0.75
0.89
1.01
1.14
1.34
11
＞50.00～100.00
0.77
—
0.98
1.09
1.36
1.58
1.87
2.17
12
＞100.00～150.00
1.08
—
1.31
1.44
1.82
2.19
2.60
3.00
注：
1、指定部位尺寸为1.20～2.00mm的型材壁厚偏差要求是强制的。
2、由于本车间产品为普通级，估截面尺寸允许偏差的高精级和超高精级表未列出。
表3-02型材的角度允许偏差（GB5237.1—2004）
级别
普通级
高精级
超高精级
角度允许偏差
±2°
±1°
±0.5°
表3-03型材的表面间隙（GB5237.1—2004）
型材宽度B
普通级/mm
高精级/mm
超高精级/mm
≤25mm
≤0.20
≤0.15
≤0.10
＞25mm
≤0.8％×B
≤0.6％×B
≤0.4％×B
任意25mm宽度
≤0.20
≤0.15
≤0.10
表3-04型材的弯曲度（GB5237.1—2004）
外接圆直径
/mm
最小
壁厚
/mm
弯曲对/mm
普通级
高精级
超高精级
任意
300mm
长度上hs
全长L米ht
任意300mm长度上hs
全长L米ht
任意300mm长度上hs
全长L米ht
不大于
≤38
≤2.4
1.5
4×L
1.3
3×L
1.0
2×L
＞2.4
0.5
2×L
0.3
1×L
0.3
0.7×L
＞38
—
0.5
1.5×L
0.3
0.3×L
0.3
0.5×L
表3-05型材的扭拧度（GB5237.1—2004）
外接圆直径
/mm
扭拧度/（mm/毫米宽）
普通级
高精级
超高精级
每米
长度上
总长度上
每
升级会员 